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  • BOM层次结构模型

    2018-11-22 11:07:23
    BOM层次结构模型,
  • 计算机系统的多级层次结构

    千次阅读 2021-01-08 09:22:22
    多级层次结构: 是从使用语言的角度,基于程序员与计算机系统对话中所采用的语言结构和语义划分。 现代计算机系统的层次结构分为六级: 多级层次结构中(机器—语言) M5: 应用语言机器 – 应用语言 M4: 高级...

    多级层次结构:

    是从使用语言的角度,基于程序员与计算机系统对话中所采用的语言结构和语义划分。

    现代计算机系统的层次结构分为六级:

    这里写图片描述

    多级层次结构中(机器—语言)

    M5: 应用语言机器 – 应用语言
    M4: 高级语言机器 – 高级语言
    M3: 操作系统机器 – 作业控制语言
    M2: 汇编语言机器 – 汇编语言
    M1: 传统机器 – 机器指令系统
    M0: 微程序机器 – 微指令系统

     

    在高级语言层之上,还可以有应用层,由解决实际问题和应用问题的处理程序组成,如文字处理软件、数据库软件、多媒体软件和办公自动化软件等。

    这里写图片描述

    编译与解释的区别:

    编译(compile):全部N+1级指令–>N级指令
    解释(translation):一条N+1级指令 –> 一串N级指令

    编译为整体行为,效率高,可以优化,与平台有关
    例如:C,C++,Fortran等

    解释为局部行为,不优化,效率低,与平台无关
    例如:basic,perl,shell等

    编译+解释:
    例如:java,编译->bytecode->解释执行

    说明:
    M0用硬件,M1用固件,其他用软件

    固件(Firmware):指存储在计算机ROM和其他集成电路中的系统软件,固件不能随便改变。

    低层语言功能简单,高层语言功能复杂。

    虚拟机器:用软件为主实现的机器,例如java虚拟机

     

    原文地址1:https://blog.csdn.net/hongbochen1223/article/details/45799631

     

     

    -----------------------------------------------------------------------------

    计算机系统层次结构,指的是计算机系统由硬件和软件两大部分所构成,而如果按功能再细分,可分为7层。把计算机系统按功能分为多级层次结构,就是有利于正确理解计算机系统的工作过程,明确软件,硬件在计算机系统中的地位和作用。


    第零级是硬联逻辑级,这是计算机的内核,由门,触发器等逻辑电路组成。
    第一级是微程序级。这级的机器语言是微指令集,程序员用微指令编写的微程序,一般是直接由硬件执行的。
    第二级是传统机器级,这级的机器语言是该机的指令集,程序员用机器指令编写的程序可以由微程序进行解释。
    第三级是操作系统级,从操作系统的基本功能来看,一方面它要直接管理传统机器中的软硬件资源,另一方面它又是传统机器的延伸。
    第四级是汇编语言级,这级的机器语言是汇编语言,完成汇编语言翻译的程序叫做汇编程序。
    第五级是高级语言级,这级的机器语言就是各种高级语言,通常用编译程序来完成高级语言翻译的工作
    第六级是应用语言级,这一级是为了使计算机满足某种用途而专门设计的,因此这一级语言就是各种面向问题的应用语言。

     

    原文地址2:https://zhidao.baidu.com/question/1382163433477560020.html

    展开全文
  • 计算机取得如此快速的发展, 这得益于对于计算机系统层次结构的不断研究。计算机系统由软件系统和硬件系统组成。计算机系统层次 结构指的是根据计算机系统的功能对其分层,以便于正确理解计算机系统的运行过程以及各...
  • Qt 类层次结构

    热门讨论 2012-03-18 16:39:50
    Qt 4.2 的类层次结构图~最近在用Graphics View框架,所以看这个思路和结构清晰多了~
  • 存储系统的层次结构

    千次阅读 2021-04-29 15:33:54
    层次结构(1)结构(2)原理 一.背景 现在我们使用的计算机系统结构是冯诺依曼体系结构,它的一个特点就是中央处理器CPU(控制器+算数运算器)与存储器相分离。所以我们在调用指令,提取数据,写入数据的时候就会...

    一.背景

    现在我们使用的计算机系统结构是冯诺依曼体系结构,它的一个特点就是中央处理器CPU(控制器+算数运算器)与存储器相分离。所以我们在调用指令,提取数据,写入数据的时候就会花费一部分时间。

    而且随着时代的发展,CPU发展的速度极快,而存储器更新的时间赶不上CPU更新的时间,那么一台计算机的性能效率就会受限于存储器的发展。

    当然我们想要容量大、价格便宜、存储速度快的存储器,但是显然这三个条件并不能同时满足。所以就有了我们接下来的存储系统层次结构。

    二.层次结构

    (1)结构

    首先上图:
    在这里插入图片描述
    层次结构分为三层

    (1)cache : 高速缓冲存储器,容量小,速度快,与CPU中的寄存器通过字进行信息交换。

    (2)主存 :内存,与cache通过块进行信息交换。

    (3)辅助存储器 :主要是磁盘,容积大、价格低、速度慢,与主存通过页面进行信息交换。

    最后我们的CPU就会有cache的速度,辅存的价格和容量!

    cache

    cache分为L1和L2两部分:
    L1集成在CPU中,分为数据cache(D-cache)和指令cache(I-cache)
    L2现在一般也集成在CPU内核,但是不分数据cache和指令cache

    (2)原理

    局部性原理

    (1)时间局部性

    现在访问的信息再不久的将来还要被再次访问。

    类似于程序结构中的:循环结构

    (2)空间局部性

    现在访问了信息,下次更可能访问它周围的信息。

    类似于程序结构中的:顺序结构

    (3)性能

    命中:在Mi层找到一个信息项时,称为命中,反之为失效。

    命中率:在Mi层中的命中率hi是指信息项在Mi中被找到的概率。

    失效率:在Mi中的失效率定义为1-hi。

    访问内存比访问外存次数要多!
    在cache中未找到称为块失效,在主存中未找到称为缺页错误。

    展开全文
  • 存储器的层次结构

    千次阅读 2020-03-31 19:09:17
    文章目录存储器的层次结构1.存储器的多层结构2.多层结构的存储器系统3.程序的装入和链接(1) 程序的装入(2)程序的链接 存储器的层次结构 1.存储器的多层结构 对于通用计算机而言,存储层次至少应具有三级:最高层为...

    存储器的层次结构

    1.存储器的多层结构

    对于通用计算机而言,存储层次至少应具有三级:最高层为CPU寄存器,中间为主存,最底层是辅存。在较高档的计算机中,还可以根据具体的功能细分为寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘缓存、固定磁盘、可移动存储介质等6层。如下图所示。
    在这里插入图片描述

    2.多层结构的存储器系统

    • 可执行存储器
      在计算机系统的存储层次中,寄存器和主存储器又被称为可执行存储器。对于存放于其中的信息,与存放于辅存中的信息相比较而言,计算机所采用的访问机制是不同的,所需耗费的时间也是不同的。进程可以在很少的时钟周期内使用一条load或store指令对可执行存储器进行访问。但对辅存的访问则需要通过I/O设备实现,因此,在访问中将涉及到中断、设备驱动程序以及物理设备的运行,所需耗费的时间远远高于访问可执行存储器的时间,一般相差3个数量级甚至更多。
    • 主存储器
      主存储器—内存,保存进程运行时的程序和数据。CPU与外围设备交换的信息一般也依托于主存储器地址空间。为缓和主存储器的访问速度远低于CPU执行指令的速度,在计算机系统中引入了寄存器和高速缓存。
    • 寄存器
      寄存器—与CPU协调工作,用于加速存储器的访问速度,如用寄存器存放操作数,或用作地址寄存器加快地址转换速度等。
    • 高速缓存
      高速缓存—根据程序执行的局部性原理将主存中一些经常访问的信息存放在高速缓存中,减少访问主存储器的次数,可大幅度提高程序执行速度。
    • 磁盘缓存
      磁盘缓存—将频繁使用的一部分磁盘数据和信息,暂时存放在磁盘缓存中,可减少访问磁盘的次数。它依托于固定磁盘,提供对主存储器存储空间的扩充,即利用主存中的存储空间,来暂存从磁盘中读/写入的信息。
    • 计算机使用三级两层制解决了速度问题。

    3.程序的装入和链接

    在多道程序环境下,程序要运行必须为之创建进程,而创建进程的第一件事,就是要将程序和数据装入内存。如何将一个用户源程序变为一个可在内存中执行的程序,通常需要经过以下几步:
    (1)编译
    由编译程序将用户源代码编译成若干个目标模块。
    (2)链接
    由链接程序将编译后形成的目标模块以及它们所需要的库函数,链接在一起,形成一个装入模块。
    (3)装入
    由装入程序将装入模块装入内存。
    下图给出了这样的三步过程。
    在这里插入图片描述

    1) 程序的装入

    将一个装入模块装入内存时,可采用三种方式:绝对装入方式、可重定位方式和动态运行时装入方式。

      1. 绝对装入方式(Absolute Loading Mode)
        在编译时,如果知道程序将驻留在内存的什么位置,那么,编译程序将产生绝对地址的目标代码。
        绝对装入程序按照装入模块中的地址,将程序和数据装入内存。装入模块被装入内存后,不须对程序和数据的地址进行修改,程序中所使用的绝对地址,既可在编译或汇编时给出, 也可由程序员直接赋予。但在由程序员直接给出绝对地址时, 不仅要求程序员熟悉内存的使用情况,而且一旦程序或数据被修改后,可能要改变程序中的所有地址。因此,通常是宁可在程序中采用符号地址,然后在编译或汇编时,再将这些符号地址转换为绝对地址。
      1. 可重定位装入方式(Relocation Loading Mode)
        可重定位装入程序,根据内存当前使用情况,将装入模块装入到内存的某个位置。
      1. 动态运行时装入方式(Denamle Run-time Loading)
        动态运行时的装入程序,在把装入模块装入内存后,并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址,而是把这种地址转换推迟到程序真正要执行时才进行。因此, 装入内存后的所有地址都仍是相对地址

    2) 程序的链接

    根据链接时间的不同,可把链接分成如下三种:
    (1) 静态链接。在程序运行之前,先将各目标模块及它们所需的库函数,链接成一个完整的装配模块,以后不再拆开
    (2) 装入时动态链接。将用户源程序编译后所得到的一组目标模块,在装入内存时,采用边装入边链接的链接方式
    (3) 运行时动态链接。对某些目标模块的链接,是在程序执行中需要该模块时,才对它进行的链接

      1. 静态链接方式(Static Linking)
        在将多目标模块装配成一个装入模块时,须解决以下两个问题:
        (1) 对相对地址进行修改。
        (2) 变换外部调用符号。
      1. 装入时动态链接(Loadtime Dynamic Linking)
        用户源程序经编译后所得到的目标模块,是在装入内存时,边装入边链接的。即在装入一个目标模块时,若发生一个外部模块调用,将引起装入程序去找出相应的外部目标模块,并将它装入内存,还要按照静态链接方式来修改目标模块中的相对地址。装入时动态链接方式有以下优点: 
        (1) 便于修改和更新
        (2) 便于实现对目标模块的共享
        OS能够将一个目标模块链接到几个应用模块,即实现多个应用程序对该模块的共享。
      1. 运行时动态链接(Run-time Dynamic Linking)
        近几年流行起来的运行时动态链接方式,是对上述在装入时链接方式的一种改进。这种链接方式是将对某些模块的链接推迟到执行时才执行,亦即,在执行过程中,当发现一个被调用模块尚未装入内存时,立即由OS去找到该模块并将之装入内存, 把它链接到调用者模块上。凡在执行过程中未被用到的目标模块,都不会被调入内存和被链接到装入模块上,这样不仅可加快程序的装入过程,而且可节省大量的内存空间。
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  • 计算机存储器层次结构

    千次阅读 2018-06-24 23:33:07
    引用: https://blog.csdn.net/wireless_com/article/details/79021511,并在原文基础上加上了相关信息存储... 存储的领域可以分为两个部分,一个是存储技术,一个是存储层级结构,我们先看下存储技术。从计算机结...

    引用:https://blog.csdn.net/wireless_com/article/details/79021511,并在原文基础上加上了计算机存储层次相关的知识。


    存储,是我们码农每天都要打交道的事情,而当我们面对RAID,SAN,对象存储,分布式数据库等技术的时候,又往往似是而非,存储成了我们熟悉的陌生人。

    在码农的眼里存储的领域可以分为两个部分,一个是存储技术,一个是存储层级结构,如下表格和图所示。

    存储技术 & 计算机存储层级结构

    特性

    易失存储介质

    非易失存储介质

    名称

    Register

    SRAM

    DRAM

    ROM

    闪存

    磁片

    应用

    Cpu命令缓存

    L1 高速缓存

    L2 高速缓存

    L3高速缓存

    主存储器,帧缓冲区

    BIOS程序

    SSD硬盘

    控制+闪存+缓存

    HDD硬盘

    常规SIZE

    Under1KB

    64KB

    percore

    256KBpercore

    2~20MBperchip

    4GB~64GB 

    persystem

    -

    <1TB

    Over1TB

    ACCESSTIME

    instantaneous"

    1-3 ns

    1~3ns

    0.5ns

    3-10 ns

    3~10ns

    7ns

    10-20 ns

    10~20ns

    **

    30-60 ns

    50~100ns

    100ns

    顺序读1MB0.25ms

     

    25~100ns

    3ms~10ms

    5ms~15ms

    Diskseek: 10ms

    顺序度1MB20~25ms

    随机读

     

    0.001us

    0.004us

     

    0.01~0.04us

    非常快

     

    25us

    2000~7000us

    随机写

     

    0.001us

    0.004us

     

    0.01~0.04us

    非常快

     

    250us

    较快

    2000~7000us

    顺序读

        

    非常快

     

    较快

    顺序写

        

    非常快

     

    较快

    使用寿命

        

     

    较长


    图1的金字塔模型很清晰的描述了整个计算机系统的存储层析,可从机械硬盘,到SSD硬盘,再到内存,速度越来越快,价格越来越贵,单位容量的价格也越来越高。


                                                                 图1  计算机存储层次结构


    一般存储-磁盘存储

    一般意义上的存储,多指磁盘。

    与存储中的数据交互是通过IO实现的,IO的性能直接影响着系统的性能,甚至我们往往把应用分为IO密集型和CPU密集型等等。

    从IO的访问方式来看,可以分为阻塞/非阻塞,同步/异步。在Linux,提供了5种IO模型:

    1. 阻塞I/O(blocking I/O)
    2. 非阻塞I/O (nonblocking I/O)
    3. I/O复用(select 和poll) (I/O multiplexing)
    4. 信号驱动I/O (signal driven I/O (SIGIO))
    5. 异步I/O (asynchronous I/O (the POSIX aio_functions))

    从性能上看,异步 IO 的性能无疑是最好的。

    对IO进行抽象,分为逻辑IO和物理IO两类,分为磁盘,卷和文件系统三层。做一个简单的比喻,磁盘象空地,卷如同小区,而文件系统就是小区里的楼房和房间。卷位于操作系统和硬盘之间,屏蔽了底层硬盘组合的复杂性,使得多块硬盘在操作系统来看就像一块硬盘。镜像,快照,磁盘的动态扩展,都可以通过卷来实现。而文件系统最主要的目标就是对磁盘空间的管理。

    对程序员而言,我们所面对的一般是文件系统,通过文件系统感知存储中的数据。

    提高磁盘存储的可靠性—— 磁盘阵列

    一旦硬盘故障,面临的很可能就是数据的丢失,将演变成一场灾难。对很多的企业应用而言,直接提高存储可靠性的方式是通过磁盘阵列——RAID。

    RAID是Redundant Arrays of Independent Disks的缩写,是把相同的数据存储在多个硬盘的不同的地方。通过把数据放在多个硬盘上,输入输出操作能以平衡的方式交叠,改良性能,也延长了平均故障间隔时间(MTBF),储存冗余数据也增加了容错, 从而提高了存储的可靠性。

    常见的RAID类型如下:

    RAID 等级RAID0RAID1RAID5RAID6RAID10
    别名条带镜像分布奇偶校验条带双重奇偶校验条带镜像加条
    带容错性
    冗余类型
    热备盘
    读性能
    随机写性能一般一般
    连续写性能一般
    需要磁盘数n≥12n (n≥1)n≥3n≥42n(n≥2)≥4
    可用容量全部50%(n-1)/n(n-2)/n50%

    RAID 的两个关键目标是提高数据可靠性和 I/O 性能。实际上, 可以把RAID 看作成一种虚拟化技术,它对多个物理磁盘虚拟成一个大容量的逻辑驱动器。

    提高磁盘存储的容量——存储网络

    尽管磁盘阵列也在一定程度上提高了存储的容量, 但是难以满足人们对存储容量的需求。为了解决存储空间的问题, 采用分而治之的方式,通过DAS将硬盘独立为存储空间。 DAS(Direct Attached Storage—直接连接存储)是指将存储设备通过SCSI接口或光纤通道等直接连接到一台主机上。DAS 就是一组磁盘的集合体,数据读取和写入等也都是由主机来控制。 然而,DAS 没法实现多主机共享磁盘空间的问题。

    为了解决共享的问题,于是有了 SAN ( Storage Area Network)————存储网络。SAN 网络由于不会直接跟磁盘交互,而是解决数据存取的问题,使用的协议比 DAS 的层面要高。对于存储网络而言,对带宽的要求非常高,因此 SAN 网络下,光纤成为连接的基础。光纤上的协议比以太网协议更简洁,性能也更高。

    从数据层面来看,存储空间的共享可以体现为文件的共享。NAS(Network Attached Storage)是将存储设备通过标准的以太网,连接到一组主机上,N是组件级的存储方法,能够解决迅速增加存储容量的需求。也就是说,NAS从文件系统层面解决存储的扩容问题。

    NAS和SAN本质的不同在文件管理系统的不同。在 SAN中,文件管理系统分别在每一个应用服务器上;而NAS是每个应用服务器通过网络共享协议(如NFS等)使用同一个文件管理系统。NAS的出发点是在应用、用户和文件以及它们共享的数据上;而SAN的出发点在磁盘以及联接它们的基础设施架构。

    三者之间的关系如下图所示:


    一般存储系统的应用

    存储是我们软件产品和服务的必备环节,常见的存储系统应用有:

    • 配置数据服务:只读访问
    • 缓存系统:有/无持久化
    • 文件系统:目录/POSIX
    • 对象系统:Blob/KV
    • 表格系统:Column/SQL
    • 数据库系统:满足ACID
    • 备份系统:冷存储/延迟读
    • ......

    在使用存储系统的时候,我们可能需要关注的指标:

    1. 存储成本
    2. 功能: 读/写/列索引/条件查询/事务/权限。。
    3. 性能:读写的 吞吐/IOPS/延时/负载均衡。。。
    4. 可用性
    5. 可靠性
    6. 可扩展性
    7. 一致性

    存储引擎是存储系统中的发动机,直接决定存储系统的性能和功能,实现了存储系统的增/删/改/查。 常见的存储引擎有:哈希存储引擎,B树存储引擎(磁盘索引节省内存)和 LSM树存储引擎(随机写转为顺序写)。

    分布式存储系统应用——云服务

    分布式存储系统一般采用可扩展的系统结构,利用多台存储服务器分担存储负载,利用位置服务器定位存储信息,不但提高了系统的可靠性、可用性和存取效率,而且易于扩展。

    分布式存储的应用场景一般分为三种:

    1. 对象存储: 也就是通常的键值存储,其接口就是简单的GET,PUT,DEL和其他扩展,
    2. 块存储: 通常以QEMU Driver或者Kernel Module的方式存在,需要实现Linux的Block Device接口或者QEMU提供的Block Driver接口,如AWS的EBS,青云的云硬盘,百度云的云磁盘等等
    3. 文件存储: 支持POSIX的接口,提供了并行化的能力,如Ceph的CephFS,但是有时候又会把GFS,HDFS这种非POSIX接口的类文件存储接口算成此类。


    一般地,对象存储通常以大文件为主,要求足够的IO带宽。块存储:即能应付大文件读写,也能处理好小文件读写,块存储要求的延迟是最低的。文件存储需要考虑目录、文件属性等等的支持,对并行化的支持难度较大,通过具体实现来定义接口,可能会容易一点。

    实现一个分布式存储系统,通常会涉及到元数据,分区,复制,容错等诸多方面。分布式设计采用主从、全分布式或者是兼而有之, 底层的存储可以依赖本地文件系统的接口,或者实现一个简单的物理块管理,但都不是相对容易的事。

    幸运的是,分布式存储系统已经成为了云服务的基础能力,尤其是对象存储,如七牛、S3、OSS、BOS 等等, 已经是标配了。有了面向云服务的存储, 使我们更多聚焦在业务本身,各种存储带来的烦恼会逐渐随风而逝么?!

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    1,在现实世界中,有很多现象存在层次结构,公司的人事职称是典型的层次结果,如下图Sql Server是关系型DB,适合存储二维关系的数据,如何存储具有层次结构的数据了?需要使用一个字段ParentID表示上级ID,示例表结构...
  • DNS 域名层次结构

    万次阅读 2018-11-23 07:24:43
    DNS 系统采用的是分布式的解析方案,整个 DNS 架构是一种层次树状结构,这个树状结构称为 DNS 域名空间,如图: 树状结构最顶层称为根域,用 “.” 表示,相应服务器称为根服务器,整个域名空间解析权都归跟服务器...
  • Linux文件系统层次结构

    千次阅读 2018-10-15 15:34:08
    文件系统层次结构 Linux系统中所有文件存储在文件系统中,文件被组织到一棵目录树中,树根在该层次结构的顶部,树根的下方衍生出子目录分支,称为文件系统层次结构 “/目录”是根目录,位于文件系统层次结构的顶部...
  • 一、数据库管理系统的层次结构之数据存取层 数据存取介于语言处理层和数据存储层之间。它向上提供单元组接口,即导航式的一次一个元组的存取操作;向下则以系统缓冲区的存储器接口作为实现基础。接口关系如下: ...
  • 4.1.9 OS之文件系统的层次结构

    千次阅读 2020-05-27 18:14:44
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空空如也

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层次结构